古希臘時期,哲學家們曾經對萬物的本質做出思考,受限於當時的科技水平,所以認為物質的最小單位是「沙」,所有的物質都是由非常小的沙粒構成的,他們的觀點與今天的「積木」類似。
《西方哲學史》摘錄:原子論學派的創始人是留基伯和德謨克利特(前460-前370),認為原子是物理上不可分的微粒,也就是說,它不可能在物理上被分割成部分,所有的原子在質上是相同的,他們是非常小而緊密的物理單元。
有些物質是由大量分子聚集而的:
有些物質是由原子構成的:
而這些物質發生化學變化的時候,是分子分解為原子,原子重新構成新分子,這也是化學變化的本質,化學變化的最小粒子是原子。
通過上面球棍模型我們也能看到,化學變化到原子這,就不再分了。
那麼這些原子是否有內部結構,原子的內部結構是怎樣的呢?
1原子模型發展歷史
英國物理學家湯姆生(1856-1940),於1897年通過實驗證明了電子的存在,並於1904年提出原子結構模型:葡萄乾蛋糕模型。
1912年,湯姆生的學生英國物理學家盧瑟福(1871~1937)根據實驗現象提出了原子核式結構模型。1919年,盧瑟福做了轟擊氮原子核的實驗,發現了質子。盧瑟福的學生,丹麥物理學家玻爾(1885-1962),於1913年在盧瑟福模型的基礎上,他提出了電子在核外的軌道,1919年,美國物理學家化學家歐文·朗繆爾,建議所有電子都分布於一層層同心的(接近同心的)、等厚度的球形殼。解決了原子結構的穩定性問題,描繪出了完整而令人信服的原子結構學說。
1932年,盧瑟福的學生英國物理學家詹姆斯·查德威克認為居裡夫婦對一項實驗的解釋有問題,重複研究了這項實驗,發現了中子。
至此,原子結構模型基本確定:核式模型。隨著科技的發展,原子結構的秘密正在被逐漸揭開,並還在不斷完善中。
2原子的結構
原子是由居於原子中心的帶正電的原子核和核外帶負電的電子構成。
原子核居於原子的中心,比原子小得多,半徑只有原子半徑的幾萬分之1。如果把原子比作一個體育場,那麼原子核只相當於一隻螞蟻。原子裡有很大的空間,電子就在這個空間做高速運動。
3原子核的結構
原子核,也有內部結構,由質子和中子構成。
這些微粒所帶的電性:
原子核:1個質子帶1個單位的正電荷,中子不帶電;
核外電子:1個電子帶一個單位的負電荷。
如上圖,質子就可以畫成一個圈一個加號,中子就畫成個空圈,電子就是一個圈裡一個減號。
有時候這些微粒帶什麼電,好像不好記,那就這樣記:如下圖(質子的「質」中間有個十字,電子的「電」裡面有個橫)。
之前我們知道,一個質子帶一個單位正電荷,原子核有幾個質子就帶了幾個單位的正電荷。所以原子核所帶的電荷的數量稱為核電荷數。
一個電子帶1個單位負電荷。所以把原子核外面的電子的數量,稱為核外電子數。
上圖,核電荷數就是3(有3個質子),中子數是2(有兩個不帶電荷的中子),核外電子數是3(有三個帶負電荷的電子)。
4原子中各種「數」的規律
那麼原子中,這些數量有沒有規律,請看幾種原子構成的表格:
通過觀察,我們可以得出結論:
1. 原子中,核電荷數=質子數=核外電子數(中子不帶電,所以核電荷數—原子核所帶的電荷數就等於質子數)
2. 有些原子沒有中子(中子不是必須有的);
3. 質子和電子是必然有的。
在原子中,有幾個質子就有幾個電子,有幾個加號就有幾個減號,核電荷數=核外電子數,正負電荷數量相等,所以原子呈電中性(理解為正負電性抵消了,正負電荷數相等)。